태양전지를 실제적인 건물의 한 구성요소로 이용하는 건물일체형 태양광발전(BIPV : Building Integrated Photovoltaic) 시스템은 기존의 건물재료를 대체하여 재료비용 및 건설비용의 절감효과를 가져다주며 건물의 미적인 가치를 높여주는 장점을 가지고 있다. BIPV에 대한 연구가 유럽 및 미국, 일본 등의 나라에서 오래전부터 활발히 수행되고 있으며, 시장성 또한 무한 확대되고 있다. 아치형 PV 시스템은 PV 어레이의 직병렬 연결 상태 및 아치각에 따라 효율 특성이 상이하지만 이에 관한 분석은 미흡하며, 아치형 PV 시스템을 설계함에 있어서 미적인 요소만 고려하고 이러한 발전효율에 관한 요소는 전혀 고려되지 않은 채 설계되고 있다. 본 논문에서는 아치형 PV 시스템의 효율에 관한 파라미터인 위도와 경도, 온도 및 일사량, 아치각, 시스템 구성에 따른 각종 손실 등 이에 대한 세부적인 기술검토와 각 장비들의 특성을 정합시켜 아치형 PV 시스템의 최적화를 이루어 효율을 개선시키고자 한다. 아치형 PV 시스템의 효율개선을 위하여 다중제어 인버터 방식을 제안하고 시뮬레이션 툴인 Solar Pro를 이용하여 평판형 및 다양한 아치형 PV 시스템을 구성하여 운전특성을 비교 분석하였다.
This research is an experimental study on BIPV Power performance of See-through a-si and Light-through applying external curtain wall. In case of See-through a-si Photovoltaic, appropriateness of facade applying standard($950\;{\times}\;980mm$) large($950\;{\times}\;1960mm$)area photovoltaic was examined. Transparent performance was also investigated through Power simulation according to angles and seasons of See-through a-si and Light-through Photovoltaic so that Power output was surveyed with using designed and manufactured Mock-up. When comparing See-through a-si to Light-through Photovoltaic for simulation Power output on angles based on full south aspect, which the result was that See-through a-si Power output according to Light-through Power output was the highest of 65.5% when applying a 90 degree angle. Monthly accumulated average Power output during winter seasons (December, January and February) applying a vertical plane on full south aspect was analyzed, which results in 66.37W/h of See-through a-si and 139.1 W/h of Light-through. See-through a-si Power output showed 47.7% in comparison with Light-through transparent. Also monthly, hourly average Power efficiency according to solar radiation during winter seasons (December, January and February) was that 4.7% of See-Through a-si and 9.8% of Light-through.
본 논문은 PV시스템과 조명제어 알고리즘을 이용해 건물에너지 감소 ICT 융복합 플랫폼 개발에 관한 연구내용을 보여준다. 개발 된 ICT 플랫폼은 비 주거 건물 환경에서 전력을 절감 할 수 있으며, 건물에너지 감소를 위해 조명부하 감소에 중점을 두었다. 본 연구는 이를 위해 LED 디밍 알고리즘을 설계 및 적용하고, ESS 및 PV와의 연계를 통하여 건물에너지 절감 시스템을 제안한다. 제안 된 시스템은 ICT 융합 플랫폼과 LED제어 알고리즘으로 구성 되어 있으며 ICT 플랫폼은 계통 및 ESS 전력 제어/관리 및 모니터링을 수행하고, LED제어 알고리즘을 통해 상황인지기반 조명부하감소를 수행한다. 본 논문에서 제안 된 시스템의 연계 신뢰성을 시뮬레이터 및 에뮬레이터를 통하여 성능 분석을 하였다.
Photovoltaic(PV) based electricity production is pollution-free at the local as well as the global level, it does not emit greenhouse gases, it dose not dip into finite file resources and it can be easily integrated into the urban environment, close to major consumption needs. So BIPV(Building-Integrated Photovoltaics) system have been increased around the world. This paper presents measuring and analyzing performance of balcony BIPV system which have been installed and monitoring. The system is influenced by conditions such as irradiation, module temperature, shade and architectural component etc. By the results, it is very important to develop optimal design for the balcony PV system.
This study is on the analysis of power output of transparent thin-film PV windows which are integrated into the building envelope instead of traditional windows. 3 installation angles of vertical, horizontal and $30^{\circ}C$ inclination are investigated. To measure power output of PV windows, full scale mock-up house was designed and constructed. The power performance of PV window system was analyzed for horizontal angle, declination angle and vertical angle according to incline angle. Monitoring data are gathered from November 2006 to August 2007 and statistical analysis is performed to analysis a characteristics of power performance of transparent PV windows. Results show that annual power output of PV window with horizontal angle is 844.4kWh/kWp/year, declination angle 1,060kWh/kWp/year and vertical angle 431.6 kWh/kWp/year.
Building-integrated photovoltaics(BIPV) are increasingly incorporated into new domestic and industrial buildings as a principal or ancillary source of electrical power, and are one of the fastest growing segments of the photovoltaic industry. This paper presents design, operational features analysis, and PCS(Power Conditioning System) of grid-connected 30kW BIPV set up on the library of Dongshin University. For a sustainable photovoltaics system in this area, the data of the BIPV system are collected and analyzed by monitoring system using LabView. PCS of the grid-connected BIPV system, also, is designed for optimal operation with characteristics suggested in this paper.
The first grid-connected, building-integrated transparent amorphous silicon photovoltaic installation has been operated since October 2004 in Yongin, Korea. The 2.2kWp transparent PV system was applied to the facade of entrance hall in newly constructed KOLON E&C R&D building. The PV module is a nominal 0.98m ${\times}$ 0.95m, 10% transparent, laminated, amorphous(a-Si) thin-film device rated at 44 Wp per module. To demonstrate the architectural features of thin film PV technologies for daylighting application, transparent PV modules are attached to the building envelope with the form of single glazed window and special point glazing(SPG) frames. Besides power generation, the 10% transmittance of a-Si PV module provides very smooth natural daylight to the entrance hall without any special shading devices for whole year. The installation is fully instrumented and is continuously monitored in order to allow the performance assessment of amorphous silicon PV operating at the prevailing conditions. This paper presents measured power performance data from the first 12 months of operation. For the first year, annual average system specific yield was just 486.4kWh/kWp/year which is almost half of typical amorphous silicon PV output under the best angle and orientation. It should be caused by building orientation and self-shading of adjacent mass. Besides annual power output, various statistical analysis was performed to identify the characteristics of transparent thin film PV system.
건물일체형 태양광 발전(BIPV) 시스템은 건축물에 태양광 발전시스템이 통합되어 건축물 기능과 태양광 발전 기능을 동시에 수행하는 대표적인 통합시스템이다. BIPV 시스템은 건축물 외피의 기능을 수행하면서 동시에 태양광 발전기능을 수행할 수 있다는 장점이 있지만, 건축물 설계 프로세스의 개념설계 단계에서부터 태양광 발전기능이 통합되어야 하고, 동시에 전력발전을 극대화할 수 있는 태양광 발전시스템의 설계가 필요하다. 이러한 요구사항에 대한 선행연구로서, 건축설계모델기반 BIPV 설계 프로세스에 관한 연구와 태양광 전력발전 성능 향상을 위한 모델기반 컴퓨터 시뮬레이션 결과들이 발표되었다. 그러나, BIPV 시스템의 요구사항이 명확하게 식별되어 체계적으로 반영되지 못하였고, 또한 시스템의 전력발전설계가 개념설계 단계에서부터 반영될 수 있도록 요구사항에 대한 시스템 아키텍쳐, 구조 및 거동이 정의되지 못하였으며, 그리고 BIPV 시스템의 전력발전 설계를 검증할 수 있는 모델이 제시되지 못하였다. 이러한 문제 들을 해결하기 위하여 본 연구에서는 BIPV 시스템의 요구사항을 체계적으로 모델링 하고 이를 기반으로 체계적인 전력발전 설계 방법을 연구하기 위하여 시스템 모델링 표준 언어인 SysML을 사용하여 전체시스템 관점에서 통합적이고 일관적인 설계 방법을 제시하였다. 구체적으로, 먼저 대상시스템(BIPV)에 대한 관련 표준, 사용자 및 설계자 등을 포함하는 이해당사자 들로부터의 요구사항을 식별하였다. 그리고 나서 domain model을 기반으로 BIPV 시스템 수준의 설계요구사항을 도출하였으며, 시스템 요구사항을 바탕으로 대상시스템의 SysML기반 기능 및 물리 아키텍쳐를 생성하였다. 또한 SysML 구조 모델과 거동 모델에 대한 설계를 구체화 하여 시스템의 구성 요소들 사이의 역할과 관계를 정의하였다. 마지막으로, 시뮬레이션이 가능한 SysML 모델(Parametric diagram)을 통하여 BIPV 시스템의 전력발전 성능을 평가하였다. 본 연구에서의 SysML 시스템 모델에 향후 건축물에 적용해야 하는 조건들을 반영하여 시스템 모델을 보강한다면 BIPV 시스템에서 전력발전을 통합적으로 연구할 수 있는 기회가 될 것이다.
Regarding to the Domestic housing politics to improve residing environment and effective use of country land, apartment buildings have been constructed since early of 1970s. Now apartment is taking over 50% out of entire housing in Korea. In the view point of PV application to the apartment, PV has amny advantages because of the wideness of out-walls and high floors building in APT. Therefore, if APT could use the electricity produced by BIPV, we can solve more easily environment and energy problems caused by housing. The research conclusion by analysing conditions and application method to introduce BIPV application to APT in near future is as below. -The out look of APT has been developed periodically and recently gable roof or canopy is popular which PV installation is more favorable. -For Balcony part with double skin facade sassy window, It has a preferable condition to install on the wall depending on the window direction. -In case of shorter distance between buildings due to high ratio of outside measurement, it is more desirable to install PV on the roof than on the wall of Apartment by considering low solar altitude. -Also depending on the direction of APT building, it is more effective and productive in electricity in the broad surface of side wall of APT. -In case of superhigh floor APT where facade system is mostly double skin facade of curtain wall system, PV module can replace the traditional curtain wall and will reduce architectural materials and obtain various out look design thereof.
This research aims to identify the effect of message design on university students' attitude toward the BIPV (Building Integrated Photovoltaic) and find out its educational availability and implications in environment education. For this purpose, we conducted a survey on questionnaires answered by 244 students of S university at lunch time in the school restaurant with the imaginary scenario that it is required to increase the food price due to photovoltaic-equipment. The students were divided into 9 groups and according to whether the eco-friendly message components are offered and the different rate of a rise in the foods' price. In order to look over various aspects of attitudes, the questionnaires are subdivided into 2 parts according to the classification of attitudes; the preference as an cognitive-affective attitude and the intention of visit as an behavioral attitudes. The results of this study are summarized as follows; (1) The eco-friendly message design has a significant effect on students' attitude. (2) If given explanation including information regarding eco-friendly facility and marking eco-friendly' adject, it has an positive influence on students' preference and intention of visit. (3) It is more effective to offer the information about the reason why the cost increase than just explain the eco-friendly characteristics of object as the message design strategy to attract student's positive attitude. (4) Although it is required to burden a certain scale of cost, students show higher preference and intention of visit if given the eco-friendly message design.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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